Báo cáo bài tập lớn đề tài cảm biến độ ẩm đất và sản phẩm ứng dụng thực tế

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.23 MB, 21 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
****************

Báo cáo Bài Tập lớn
ĐỀ TÀI: Cảm biến độ ẩm đất và sản phẩm ứng dụng thực tế
ĐIỂM

NHẬN XÉT VÀ CHỮ KÝ CỦA GIẢNG VIÊN

Giảng viên hướng dẫn: T.S Phạm Đức An
Sinh viên thực hiện: Nhóm 8
Họ tên sinh viên

MSSV

1
.

Mạc Đức Duy

20198404

2
.

Vũ Đình Hiệp

20198405

3

.

Trịnh Quang Nghĩa

20198421

4
.

Đỗ Quang Trung

20198439

Hà Nội, tháng 6 năm 2021

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Mục lục
Tiêu đề
I.PHẦN I: CẢM BIẾN ĐO ĐỘ ẨM ĐẤT DÙNG IC LM393 VÀ ỨNG
DỤNG TRONG HỆ THỐNG BƠM TỰ ĐỘNG
1. Tổng quan cảm biến

Trang
4
4

2. Ý tưởng

4

3. Mục đích

5

4. Bài tốn thực hiện

5

4.1.

Duy trì độ ẩm tự động ở trong khoảng nhất định

5

4.2.

Yêu cầu máy làm việc với một độ ẩm nhập bất kì ngồi giao diện

6

4.3.

Sản phẩm hồn thiện

8

5. Cảm biến độ ẩm IC LM393

9

6. Adruino UNO R3

11

7. Bộ chuyển đổi I2C và LCD với Adruino

13

8. Mô đun rơ le bán dẫn 1 kênh 5/12/24V định mức HIGHT/LOW

15

9. Bơm Nước Mini DC3-5

16

II.XỬ LÝ SỐ LIỆU

16

1. Cách xác định độ ẩm đất

16

2. Hiệu chỉnh giá trị đầu vào analog và hiển thị

17

3. Độ chính xác và sai số

18

III. Đánh giá kết quả đạt được, hướng phát triển

19

1. Đánh giá

19

2. Hướng phát triển

19

IV. Tài liệu tham khảo

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

20

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Phân cơng cơng việc:
Họ tên

MSSV

Cơng việc

Mạc Đức Duy

Mức độ hồn
thành
Hồn thành tốt,
tích cực

20198404 Do dịch nên chủ yếu làm online
Tư vấn, tìm hiểu thơng số và linh kiện
Chỉnh code
Xử lý số liệu
Thuyết trình 2 buổi cuối
Vũ Đình Hiệp

Tìm và mua linh kiện
Hồn thành tốt,
Nhóm trưởng
20198405 Đưa ra bài tốn
tích cực
Viết code bài tốn mức, bài tốn hiển thị
Làm và chỉnh sửa báo cáo sau các buổi
Làm mạch, lắp mạch,
Tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu
Thuyết trình buổi đầu và trả lời tiến độ ở các
buổi báo cáo
Trịnh Quang Nghĩa 20198421 Tìm và mua linh kiện
Hồn thành tốt,

Làm powerpoint
tích cực
Lắp mạch
Tiến hành lấy mẫu thí nghiệm
Tìm định nghĩa và cơng thức cần thiết,
Hỗ trợ phần làm video và ảnh sản phẩm
Thuyết trình buổi số 3
Đỗ Quang Trung 20198439 Viết code bài tốn 2
Hồn thành tốt,
Đồng thời kết hợp các bài tốn rồi đưa ra
tích cực
code tổng hợp
Giải quyết, làm rõ bài tốn
Đưa ra sơ đồ khối của bài tốn
Tìm hiểu các hàm viết code
Trả lời tiến độ báo cáo của thầy ở buổi báo cá
o số 2/3

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

I. PHẦN I: CẢM BIẾN ĐO ĐỘ ẨM ĐẤT DÙNG IC LM393 VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ
THỐNG BƠM TỰ ĐỘNG
1. Tổng quan cảm biến

a. Khái niệm
Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái, q trình vật lý hay hóa
học ở mơi trường cần khảo sát và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thơng

tin về trạng thái hay q trình đó
b. Phân loại
Trên thực tế có vơ vàn những loại cảm biến khác nhau và chúng ta có thể chia các
cảm biến thành hai nhóm chính:
 Cảm biến vật lí: có thể kể đến một vài ví dụ dễ hình dung như sóng ánh sáng,
hồng ngoại, tia X, hạt bức xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, từ trường, gia tốc,…
 Cảm biến hóa học: thường thấy như độ ẩm, độ PH, ion, khói,….
Ngồi ra ta cũng có một số hình thức phân chia khác.
Cảm biến chủ động và bị động
Cảm biến chủ động: không sử dụng điện năng bổ sung để chuyển sang tín hiệu
điện. Điển hình là cảm biến áp điện làm bằng vật liệu gốm, chuyển áp suất thành
điện tích trên bề mặt
Cảm biến bị động có sử dụng điện năng bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện.
Điển hình là các photodiode khi có ánh sáng chiếu vào thì có thay đổi của điện trở
tiếp giáp bán dẫn p-n được phân cực ngược.
Phân loại theo nguyên lí hoạt động
Theo ngun lí hoạt động ta có thể kể đến những loại cảm biến nổi bật như:
 Cảm biến điện trở: hoạt động dựa theo di chuyển con chạy hoặc góc quay của
biến trở, hoặc sự thay đổi điện trở do co giãn vật dẫn.
 Cảm biến cảm ứng: cảm biến biến áp vi phân, cảm biến cảm ứng điện từ, cảm
biến dịng xốy, cảm biến cảm ứng điện động, cảm biến điện dung,….
 Cảm biến điện trường: cảm biến từ giảo, cảm biến áp điện,…
 Và một số cảm biến nổi bật khác như: cảm biến quang, cảm biến huỳnh quang
nhấp nháy, cảm biến điện hóa đầu dị ion và độ pH, cảm biến nhiệt độ,…
2. Ý tưởng
Ngày nay, công nghệ đang được ứng dụng triệt để trong mọi ngóc ngách của cuộc sống.
Các mơ hình tự động hóa, cơng nghệ truyền thơng, internet, …. giúp cho con người có thể làm
được nhiều việc hơn, năng suất và tự động. Cùng với hướng phát triển chung của xã hội, nhóm
chúng em mong mỏi làm ra một sản phẩm giúp người dùng có thể tối ưu hóa cuộc sống của
mình, giảm bớt thời gian để có nhiều thời gian hơn dành cho gia đình.

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Mỗi gia đình, dù thành phố hay nơng thơn đều có mơt vườn cây nho nhỏ. Tuy nhiên, do
bộn bề công việc, nhiều khi chúng ta quên, không thể chăm sóc cho khu vườn nhỏ của mình.
Đồng thời, Việt Nam cũng là một nước sản xuất nông sản đứng hàng đầu thế giới. Cùng với u
cầu mơn học, nhóm em nảy ra ý tưởng là thiết kế một sản phẩm bơm tưới nước tự động thông
qua các dữ liệu đo lường từ cảm biến độ ẩm đất. Chúng em hy vọng sản phẩm sẽ ứng dụng được
trong thực tế, giúp tiết kiệm thời gian và tăng năng suất cho cây trồng.
3. Mục đích
Mục đích của bài tập lớn này nhóm em mong muốn biết, hiểu và có thể sử dụng một số
phần mềm liên quan đến môn học và công việc sau này.
Với mục đích đó, nhóm em đặt mục tiêu hoành thành được sản phẩm đã lên ý tưởng, cho
máy chạy được và giải quyết được một số bài toán mà thầy cũng như thực tế cuộc sống yêu cầu.
4. Bài tốn thực hiện
Để hồn thiện được một sản phẩm hồn chỉnh như hiện tại, nhóm đã tách bài tốn lớn
thành nhiều bài tốn nhỏ, sau đó mới tổng hợp chúng lại. Ưu điểm của phương pháp làm là nó dễ
dàng hồn thành từng mốc kế hoạch, dễ dàng phân chia nhiệm vụ cho các thành viên, trong quá
trình vận hành nếu có sai sót thì nhóm có thể xem từng phần riêng lẻ để tìm và sửa lỗi một cách
nhanh gọn dễ dàng nhất. Đồng thời phương pháp này cũng giúp các thành viên, các bạn và thầy
có thể dễ dàng xem, và hiểu các ứng dụng, cách thức từ đó tiếp thu mơn học dễ dàng hơn.
4.1. Duy trì độ ẩm tự động ở trong khoảng nhất định
Với mỗi loại cây trồng đều sẽ có một mơi trường độ ẩm thsihc hợp để sinh trường và phát
triển. Nghiên cứu và sử dụng cơng cụ để duy trì môi trường độ ẩm tối ưu giúp cho cây trồng phát
triển một cách tốt nhất.
Sơ đồ khối của bài toán:

{
j=analogRead(A0);
j=map(j,0,982,148,0);
pres=j;

if(j>100)
j=100;
else if(j<0)
j=0;
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print(j);
lcd.print("% ");
Serial.println(j);
if(j<50) {
digitalWrite(dc,
HIGH); // dong co
quay
delay(1000);
}

4.2. Yêu cầu máy làm việc với một độ ẩm nhập bất kì
Sơ đồ khối bài tốn:

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

else
{
if(j>80)
digitalWrite(dc,
LOW); //dong co

dung
delay(1000);
}
prev=j;
delay(500);
}

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Code của bài toán:

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

4.3. Sản phẩm hoàn hiện

Sơ đồ lắp mạch của sản phẩm:

Code tổng của sản phẩm:
#include
l_I2C.h>
#include
<Wire.h>
#include
<Keypad.h>

j = map(j, 0, 982,
lcd.print(Data[
if
byte
148, 0); // tinh toan data_count]);
(isLowerCase(
rowPins[rows] = gia tri do am
data_count+ temp)){
{5, 4, 3, 2};
pres = j;
+;
if (j<50){
byte
if (j > 100){
inString +=
digitalWri
columnPins[colu
j = 100;
temp;
te(dc,HIGH);
mns] = {6, 7, 8, }
data_count =
delay(100

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

#define pass 3

LiquidCrystal
_I2C
lcd(0x27, 16,
2);
const
byte
rows = 4;
const
byte
columns = 4;
char
Data[pass];
byte
data_count =
1;
int a = 0;
int dc = 13 ;
int j = 0;
int prev = 0;
int pres = 0;
String inString
= "";
char
keys[rows]
[columns] =
{
{'1', '2', '3',
'a'},
{'4', '5', '6',
'#'},

{'7', '8', '9',
'C'},
{'*', '0', '#',
'D'},
};


9};
Keypad keypad =
Keypad(makeKey
map(keys),
rowPins,
columnPins, rows,
columns);
void setup()
{
lcd.init(); // khai
bao ki tu LCD
gom 2 hang va 16
ki tu
lcd.setCursor(0,
0); // dua con tro
chuot ve vi tri
hang 0 cot o
lcd.print(" SM
"); // hien thi
pinMode(dc,
OUTPUT); // khai
bao dong co la tin
hieu ra

Serial.begin(960
0);
lcd.backlight();
}

else{ if (j < 0){
j = 0;
}
}
lcd.setCursor(10,
0); // dua con tro
chuot vao hang
2 vi tri thu 6 tren
LCD
lcd.print(j); // hien
thi gia tri do am len
LCD
lcd.print("%
"); //hien thi led lcd

constrain(data_co
unt, 1, 2);
}
if (temp =='#'){
a =
inString.toInt();
inString = "";
lcd.setCursor(
11,1);
lcd.print(a);

}
delay(100);
if (a != 0){
if (j < a){
digitalWrite(
dc,HIGH);
Serial.print(j);
delay(1000);
}
else{
if (j>=a){
lcd.setCursor(0,1)
digitalWrite
;
(dc,LOW);
lcd.print("setup");
delay(1000);
char temp =
}
keypad.getKey();
}
if (temp){
prev = j;
if
delay(500);
(isDigit(temp)){
}
void loop() // vao
Data[data_coun
vong lap

t] = temp;
{
lcd.setCursor(d
j
= ata_count+7,1);
analogRead(A0); /
/ tin hieu vao cua
cam bien

);

{

}
else{
if (j>=80)

digitalW
rite(dc,LOW);
delay(10
0);
}
}
}
if (temp ==
'C'){
digitalWrite
(dc,LOW);
a=0;
lcd.clear();

lcd.setCurso
r(11,1);
lcd.print(a);
}
}
Serial.println(
temp);
}

5. Cảm biến độ ẩm đất LM393
Nguyên lý: Cảm biến độ ẩm điện dung sử dụng hai điện cực để theo dõi điện dung (nghĩa là
khả năng lưu trữ điện tích) của một dải kim loại mỏng đặt giữa chúng. Điện dung kim loại
khác tăng hoặc giảm với tốc độ tỷ lệ thuận với sự thay đổi độ ẩm trong môi trường cảm biến.
Sự chênh lệch điện tích (điện áp) được tạo ra bởi sự tăng độ ẩm sau đó được khuếch đại và
gửi đến máy tính nhúng để xử lý.

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Module chuyển đổi có cấu tạo chính gồm một IC so sánh LM393, một biến trở , 4 điện trở dán
100 ohm và 2 tụ dán. Biến trở có chức năng định ngưỡng so sánh với tín hiệu độ ẩm đất đọc về
từ cảm biến. Ngưỡng so sánh và tín hiệu cảm biến sẽ là 2 đầu vào của IC so sánh LM393. Khi độ
ẩm thấp hơn ngưỡng định trước, ngõ ra của IC là mức cao (1), ngược lại là mức thấp (0).
Đặc điểm








Điện áp hoạt động: 3.3V-5V
Kích thước PCB: 3cm * 1.6cm
Led báo hiệu
Led đỏ báo nguồn
Led xanh báo mức độ ẩm ở pin DO
Mô tả các pin trên module

Kết nối
ESP8266

Module chuyển đổi

5V

Vcc

GND

GND

ADC

AO

Pin

Mơ tả

VCC 3.3V-5V
GN
D

GND

DO

Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)

AO

Đầu ra Analog (tín hiệu tương tự)

Code
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Serial.print("Do am: ");
Serial.println(analogRead(A0));



}

delay(5000);

 Ứng dụng:Cảm biến độ ẩm đất có thể được sử dụng cho các ứng dụng nông nghiêp, tưới

nước tự động cho các vườn cây khi đất khô, hoặc dùng trong các ứng dụng của hệ thống nhà
thông minh.

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

 Lưu ý: Cảm biến sử dụng phương pháp điện dung nên dễ bị điện hóa mất lớp kim loại bề
mặt.
Nhiệt độ khuyên dùng 10-60*C.
Thường xuyên kiểm tra, vệ sinh về mặt cảm biến.
6. Adruino UNO R3

*Thông số kỹ thuật
► Chíp ATMEGA328P-PU
► Nguồn Cấp : 7-12V
► Dịng Max chân 5V : 500mA
► Dòng Max 3.3V : 50mA
► Dòng Max Chân I/O : 30mA
►14 Chân Digital I/O (6 chân PWM)
►6 Chân Analog Inputs
► 32k Flash Memory
► 16Mhz Clock Speed
► SRAM 2 KB

► USB : Hỗ trợ điện áp khoảng 5V trong khi
Vin và Power Jack hỗ trợ dải điện áp trong
khoảng từ 7V đến 20V.
► GND : Chân mass chung cho toàn mạch

Arduino
► Reset : Chân reset để thiết lập lại về ban
đầu
► IOREF : Chân này rất hữu ích để cung cấp
tham chiếu điện áp cho Arduino
► PWM : PWM được cung cấp bởi các chân
3,5,6,9,10, 11. Các chân này được cấu hình để
cung cấp PWM đầu ra 8 bit.
► SPI : Chân này được gọi là giao diện ngoại
vi nối tiếp. Các chân 10 (SS), 11 (MOSI), 12

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

► EEPROM 1 KB
► Đèn LED : Arduino Uno đi kèm với
đèn LED tích hợp được kết nối thơng
qua chân 13. Cung cấp mức logic HIGH
tương ứng ON và LOW tương ứng tắt.

(MISO), 13 (SCK) cung cấp liên lạc SPI với sự
trợ giúp của thư viện SPI.
► AREF : Chân này được gọi là tham chiếu
tương tự, được sử dụng để cung cấp điện áp
tham chiếu cho các đầu vào tương tự.

► Vin : Đây là điện áp đầu vào được
cung cấp cho board mạch

Arduino. Khác với 5V được cung cấp
qua cổng USB. Pin này được sử dụng để
cung cấp điện áp tồn mạch thơng qua
jack nguồn, thơng thường khoảng 712VDC

► TWI : Chân Giao tiếp TWI được truy cập
thông qua thư viện dây. Chân A4 và A5 được
sử dụng cho mục đích này.

► 5V : Chân 5V được sử dụng để cung
cấp điện áp đầu ra. Arduino được cấp
nguồn bằng ba cách đó là USB, chân
Vin của bo mạch hoặc giắc nguồn DC.

► Rx : Chân này được sử dụng để nhận dữ
liệu trong khi chân Tx được sử dụng để truyền
dữ liệu.

► Serial Communication :Giao tiếp nối tiếp
được thực hiện thông qua hai chân 0 (Rx) và 1
(Tx).

► External Interrupts (Ngắt ngoài) : Chân 2
và 3 được sử dụng để cung cấp các ngắt ngoài.

7. Bộ chuyển đổi I2C và LCD với Adruino
7.1. Màn hình LCD 16×2 là một linh kiện
được sử dụng rộng rãi trong trong các dự án
điện tử và lập trình.

LCD 16×2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit
hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm.

Thơng số kỹ thuật LCD 16×2
LCD 16×2 được sử dụng để hiển thị trạng
thái hoặc các thơng số.
 LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân
dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển
(RS, RW, EN).


5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn
nền cho LCD 16×2.



Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu
hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ
liệu.



Chúng cịn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc
hoặc ghi.

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

7.2. Module I2C Arduino
Module I2C LCD 16×2
LCD có q nhiều nhiều chân gây khó khăn trong q trình đấu nối và chiếm dụng nhiều
chân trên vi điều khiển. Vì thế Module I2C LCD ra đời và giải quyết vấn để này. Thay vì
phải mất 6 chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16×2 (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì
module IC2 chỉ cần tốn 2 chân (SCL, SDA) để kết nối.
Module I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 16×2, LCD 20×4, …) và
tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay.
*Ưu điểm:
 Tiết kiệm chân cho vi điều khiển.
Dễ dàng kết nối với LCD.



Thông số kĩ thuật
 Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC.


Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780).



Giao tiếp: I2C.



Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2).



Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt.



Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD.

Để sử dụng màn hình LCD giao tiếp I2C sử dụng Arduino thì ta cần cài đặt thư
viện Liquidcrystal_I2C.
Hướng dẫn cái đặt thư viện: />7.3. Giao tiếp I2C LCD Arduino

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Module I2C LCD 16×2

Arduino UNO

GND

GND

VCC

5V

SDA

A4/SDA

SCL

A5/SCL

Sơ đồ đấu nối:

Code test LCD kết nối I2C:

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

8Mô đun rơ le bán dẫn 1 kênh 5/12/24V định mức HIGHT/LOW
Rơ-le là một cơng tắc (khóa K). Nhưng khác với cơng tắc ở một chỗ cơ bản, rơ-le được kích
hoạt bằng điện thay vì dùng tay người. Chính vì lẽ đó, rơ-le được dùng làm cơng tắc điện tử!
Vì rơ-le là một cơng tắc nên nó có 2 trạng thái:đóng và mở.
Thơng số
1. Sử dụng phần tử cách ly quang SMD,
khả năng kiểm sốt và hiệu suất ổn
định; dịng điện kích hoạt 5mA;
2. Mơ-đun với điện áp hoạt động 5V 12V
24V;
3. Mơ-đun có thể chỉnh mức cao hoặc
thấp bằng trình kích hoạt cài đặt;
4. Thiết kế chống lỗi, đường dây điều
khiển bị hỏng, rơle sẽ không hoạt
động;
5. Chỉ báo nguồn (màu xanh lá cây), chỉ

báo trạng thái rơle (màu đỏ)
6. Thiết kế giao diện tiện dụng, tất cả các
giao diện đều có sẵn thông qua một
đầu nối thiết bị đầu cuối kết nối trực
tiếp, rất thuận tiện
7. Kích thước mơ-đun: 50mm * 26mm *
18,5mm (Dài * Rộng * Cao)
Code test relay:

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Giao diện, đầu
ra
1. DC +: Nguồn
điện dương
(VCC)
2. DC-: Nguồn
điện âm (GND)
3. IN: Có thể là
rơle điều khiển
mức cao hoặc
thấp
Output:
1. NO: Giao diện
rơle thường mở
2. COM: Giao
diện rơle chung
3. NC: Giao diện
rơle thường đóng

b) ASTM D4643 : Phương pháp xác định độ ẩm của mẫu đất bằng lị vi sóng
c) ASTM D4944 : Phương pháp xác định nhanh độ ẩm của mẫu đất tại hiện trường bằng
phương pháp đo áp suất khí CaC2
d) ASTM D4959 : Phương pháp xác định độ ẩm của mẫu đất và đá bằng phương pháp đốt
trực tiếp
e) K.H. Head (2006). Manual of Soil Laboratory Testing, Volume 1: Soil Classification
and Compaction Tests. Whittles Publishing
Tuy nhiên, do hạn chế về kinh phí cũng như điều kiện thí nghiệm, nhóm em đo rồi
hiệu chỉnh độ ẩm theo các bước sau:
Bước 1: Chọn mẫu đất khô, xốp; đem sấy khô một lần nữa.
Bước 2: Chia nhỏ mẫu đất thành nhiều phần bằng nhau.
Bước 3: Chuẩn bị một lượng nước sạch. (Để đảm bảo sai số một cách thấp nhất chúng em
dùng nước lọc navie).
Bước 4: Xác định các giá trị cần đo bằng lý thuyết, sau đó đem cân khối lượng nước và
đất theo tỷ lệ đã tính tốn.
Bước 5: Đo đạc thực tế.
Bước 6: Ghi kết quả đo đạc và tính tốn vào excel.
2

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Một số hình ảnh chúng em chụp lại trong quá trình làm:

2. Hiệu chỉnh giá trị đầu vào analog và hiển thị
Trong q trình làm chúng em có đo đueọc nhiều mức giá trị khác nhau, tuy nhiên do
khoảng đo rộng (0-100) nên khi làm báo cáo chúng em chỉ để các giá trị chẵn cho gọn và dễ
hình dung.

Giá trị analog ứng với các mức độ ẩm khác nhau
Loại mẫu

Đất khơ

Đất ẩm

Ngập nước

Giá trị hiển thị
LCD

Tín hiệu analog
(10-4 A)

0%

213-219

10%

292-300

20%

373-380

30%

452-459

40%

533-541

50%

614-622

60%

694-703

70%

773-783

80%

856-865

90%

934-941

100%

1006-1014

Từ số liệu, ta tính tốn được với mỗi độ chia nhỏ nhất của cảm biến (1%) hiển thị trên

1014−213
LCD ứng với khoảng chạy
=8x10-4 (A) = 0.8 (mA) của dữ liệu đầu vào.
100

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

ST
T

40*C 38*C 37*C Trung
bình

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

1
9

19
30
41
48
59
70
81
89
100

1
10
20
31
40
51
60
70
80
89
100

2
11
20
31
40
52
60
73

81
91
100

1.33
10.00
19.67
30.67
0.33
50.33
59.67
71
80.67
89.33
100

Giá trị
tiêu
chuẩn
W=
mH 2 O
mĐất
(%)
0
10
20
30
40
50
60

70
80
90
100

Độ
sai
lệch

1.33
0
0.33
0.67
0.33
0.33
0.33
1.00
0.67
0,67
0

3. Độ chính xác, sai số.
Để biết được độ sai lệch của cảm biến là bao nhiêu nhóm em đã tiến hành đo các mẫu
đất thực tế trong một số điều kiện nhiệt độ nhất định.


Sai lệch trung bình: 0.51 (%)

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

0.8
60
0.6
40

0.4

20

0.2

0

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

Lần 5

Lần 6

Lần 7

Lần 8

Lần 9

Lần 10

Lần 11

0

III. Đánh giá kết quả đạt được, hướng phát triển
1. Đánh giá







Sản phẩm cơ bản giải quyết được các yêu cầu của thầy và thực tế đặt ra.
Các thành viên tích cực hoạt động; nhóm cơ bản hoàn thành mục tiêu đề ra:
Sản phẩm chạy ổn định, sai số tương đối nhỏ (0.51%).
Các thành viên cơ bản hiểu được bài toán, đã biết được các thành phần cơ bản
của mạch điện tử, biết cách làm mạch in bằng tay, có kỹ năng hàn, test mạch,
phát hiện được các lỗi cơ bản; biết được sơ qua về mạch điện tử, một chút về
lập trình, so với mục tiêu của nhóm thì có thể coi là thành cơng.
Sản phẩm có giá thành rẻ, đơn giản, dễ sử dụng và có độ bền cao.
Máy bơm hoạt động khỏe, tốc độ bơm tối đa 1.6l/phút phù hợp với các khu
vườn của các hộ gia đình thành phố, điện tích khoảng 15-20m2.

2. Hướng phát triển

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Sai số (%)

1

80

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Bao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.teBao.cao.bai.tap.lon.de.tai.cam.bien.do.am.dat.va.san.pham.ung.dung.thuc.te

Báo cáo bài tập lớn đề tài cảm biến độ ẩm đất và sản phẩm ứng dụng thực tế

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về